CC BY
50
УДК 621.778.1.06-52
Гасияров В.Р., Радионов А.А., Усатый Д.Ю.
(ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова")
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАВНОДЕЙСТВУЮЩЕЙ ДАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА НА ВАЛКИ НА ТОЛСТОЛИСТОВОМ СТАНЕ 5000
Одними из основных силовых параметров процесса прокатки являются давление металла на валки и момент прокатки. Знание этих параметров определяет, в том числе, и мощность электроприводов валков.
Связь между моментом прокатки и давлением металла на валки может быть определена как
Р (см. рис. 1) на валки; а. - угол захвата; в - угол точки приложения равнодействующей давления металла на валки; Ив - радиус прокатных валков; Но, - толщина сляба до и после прокатки.
Рис. 1. Направление сил, действующих при простом процессе прокатки
Аналитические значения угла в для разных законов распределения контактных напряжений вычисляли А.А. Королев [1], Н.С. Спиридонов [2] и Н.М. Кирилин [3] для случаев, когда силы трения принимались пропорциональными удельному давлению, и Р. Симс [4] - при условии
ь
постоянства сил трения.
Н.М. Кирилин при вычислении плеча принимал, что удельное давление металла на валки распределяется согласно уравнениям Целико-ва [5]. В результате своих исследований он сделал вывод, что по мере увеличения обжатия отношение угла в к углу захвата а (коэффициент плеча у) уменьшается от 0,5, при малых обжатиях, до 0,4...0,45 при обжатиях около 0,6.
Наибольший интерес в этом отношении представляют результаты исследования Е.С. Рокотяна [6] и Г. Валквиста [7], проведенные в условиях производства на блюмингах и листовых прокатных станах. Анализ полученных ими данных показывает, что величина отношения углов в к а при горячей прокатке колеблется от 0,30.0,35 до 0,55.0,57, причем нижние значения соответствуют малым толщинам (2,5.5 мм), а верхние - большим (10.20 мм). Значения возрастают с увеличением температуры прокатки и уменьшением обжатия, причем в пределах одной толщины образца колебания у в зависимости от обжатия являются сравнительно небольшими и не превосходят 15.20 %.
Исследования, проведенные ВНИИМЕТМАШем, на ряде промышленных станов, показали, что величина у может колебаться при горячей прокатке в пределах 0,35.0,55. Так при прокатке блюмов сечением 160x160 мм из среднеуглеродистой стали на блюминге 1000 при первых проходах коэффициент у равен в среднем 0,51, при последних проходах снижается до 0,34.0,35.
Вышеперечисленные исследования были проведены для горячей прокатки слябов и блюмов толщиной от 160 мм, следовательно, для толстолистовых станов, таких как толстолистовой стан 5000 горячей прокатки, введенный в эксплуатацию в 2009 году на промплощадке ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат", где максимальная толщина подкатываемого сляба равна 300 мм, не дают однозначного ответа на сколько изменится при первых проходах угол в-
Для решения вопроса об изменении угла точки приложения равнодействующей давления металла на валки при прокатке толстых листов был проведен ряд экспериментов на толстолистовом стане 5000 ОАО "ММК" для следующих марок сталей: К52, К56, 09Г2С, 15ХСНД, 10Г2ФБЮ, 15пс, Х70, РС 040, химический состав и количество пропусков приведены в табл. 1.
Результаты исследования показали, что угол в для каждой марки стали лежит в одной области по отношению к углу а (см. рис. 2), следовательно, можно сделать вывод, что угол в зависит не от марки стали, а от размера очага деформации. Изменение угла точки приложения равнодействующей давления металла на валки от угла захвата представлено на рис. 2. Степенная зависимость отражает общую тенденцию изменения угла в. Величина достоверности аппроксимации Я показывает, какое число точек из представленной выборки находятся на данной кривой: чем больше Я2, тем полнее отражается динамика изменения параметра аппроксимации, в данном случае достоверность составляет 98%, зависимость в = Йа) примет вид:
р = 0,391 -а1'1459. (2)
Таблица 1
Химический состав и количество пропусков сталей, исследуемых на толстолистовом стане 5000 ОАО «ММК»
Марка стали Количество пропусков Содержание, %
С Mn Si Cr Ni Nb V Ti
09Г2С 19 0,1 1,48 0,67 0,04 0,03 0 0,006 0,01
10Г2ФБЮ 13 0,11 1,77 0,28 0,2 0,22 0,062 0,051 0,019
Х70 19 0,06 1,56 0,35 0,02 0,2 0,046 0,005 0,015
К52 21 0,1 1,56 0,46 0,02 0,02 0,036 0,008 0,019
PC D40 17 0,08 1,18 0,22 0,02 0,05 0,037 0,038 0,008
15пс 15 0,18 0,55 0,13 0,02 0,02 0,001 0,006 0,001
К56 23 0,11 1,6 0,48 0,02 0,02 0,028 0,04 0,019
15ХСНД 17 0,16 0,67 0,57 0,76 0,42 0,002 0,007 0,016
Таким образом, в результате проведенных исследований получены экспериментальная зависимость для расчета угла точки приложения равнодействующей давления металла на валки, следовательно более точно определить момент прокатки на валу двигателей валков клети толстолистового стана 5000 горячей прокатки (1).
Рис. 2. Зависимость в = ffa) для условий прокатки на стане 5000 ОАО "ММК"
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Королев А.А. Распределение контактных сил трения в зоне деформации, Сталь, 1952, № 8.
2. Спиридонов Н.С. Графоаналитический метод определения плеча полной равнодействующей. Сб. «Прокатное производство». Труды Института черной металлургии, т. Х. - Киев: АН УССР, 1956.
3. Кирилин Н.М. Аналитическое определение положения равнодействующей давления маталла на валки при простом процессе прокатки. Известия высших учебных заведений, Машиностроение.
4. Sims R.B. Devy United Engineering, vol. 1, № 2, 1956. (реф. Экспресс-информация, «Прокатка и прокатное оборудование», №114-117, 1957).
5. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах.- М.: Метал-лургиздат 1962.
6. Увеличение производительности блюмингов за счет выяснения прочностных и энергетических возможностей оборудования / Е.С. Рокотян и др. Сб. «Прокатные станы», кн. 83. - М.: Машгиз, 1956.
7. Валквист Г. Исследование энергосиловых параметров при горячей прокатке металла. - М.: Металлургиздат, 1957.
УДК 621.778.1.06-52
Сарапулов О.А.
(ОАО "Белорецкий металлургический комбинат")
КОМПЛЕКСНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРО-МЕХАНО-ТЕМПЕРАТУРНОЙ СИСТЕМЫ УЧАСТКА ОХЛАЖДЕНИЯ СТАНА 150 ОАО "БЕЛОРЕЦКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ"
Исследования сложных технологических процессов, каковым является управляемое охлаждение катанки с прокатного нагрева, целесообразно проводить с использованием математических моделей. Автором разработана комплексная математическая модель электро-механотемпературной системы участка охлаждения проволочного стана 150 горячей прокатки как объекта управления [1], укрупненная структурная схема которой представлена на рис. 1. В модели на основании уравнений теплового баланса [2] вычисляется температура по всему сечению проката, которая и является качественной характеристикой процесса охлаждения в целом. В ней математически описано три сложных взаимосвязанных физических явления - это процесс преобразования электрической энергии в механическую (в системе преобразователь частоты - асинхронный короткозамкнутый двигатель), механической энергии в энергию давления (в системе электродвигатель-нагнетатель) и, наконец, преобразование энергии давления в тепловую энергию (в системе охладитель-прокат).
